Les composites à base de particules attirent une attention croissante en ingénierie. La prédiction précise de leurs propriétés effectives est essentielle pour optimiser la conception des structures composites et améliorer leurs performances mécaniques. L’homogénéisation numérique, notamment via la Méthode des Éléments Finis (MEF), constitue un outil puissant pour estimer ces propriétés en analysant des Volumes Élémentaires Statistiques (VES). Cependant, les approches classiques peinent à atteindre de fortes fractions volumiques tout en maintenant efficacité et précision computationnelle.
Les travaux antérieurs du groupe ERICCA ont proposé une approche automatisée combinant CAO, maillage et MEF, intégrant une technique d’érosion des résultats pour corriger les vides en bordure des VES. Si cette méthode permet d’atteindre des fractions élevées, elle soulève des inquiétudes liées à la suppression de données et à son impact sur la fiabilité des résultats.
Pour y remédier, cette thèse introduit deux nouvelles méthodologies : la Méthode de Correction Géométrique (MCG) et la Méthode de Découpe du Maillage (MDM). La MCG ajuste la position et la géométrie des particules afin de maximiser la fraction volumique tout en assurant la cohérence géométrique. La MDM découpe le maillage à partir d’un domaine plus grand, permettant d’intégrer des particules à fort rapport d’aspect. L’analyse comparative montre que la MDM atteint efficacement la fraction visée, tandis que la MCG, bien que performante, ne supprime pas complètement les vides. Néanmoins, ces méthodes peuvent être combinées pour améliorer les performances globales du modèle.
Les résultats ont été validés par comparaison avec la méthode d’érosion et appliqués à des composites renforcés de fibres naturelles. Les prédictions concordent avec les données expérimentales, confirmant la pertinence de l’approche proposée.
Cette recherche constitue une avancée significative dans la modélisation numérique atomisée des composites particulaires, en supprimant la dépendance à l’érosion des résultats et en offrant un cadre fiable pour l’optimisation des matériaux composites.
Thèse de doctorat en ingénierie soutenue le 29 août 2025.
Membres du jury
Professeur Jean-Christophe Cuillière, Directeur de recherche
Université du Québec à Trois-Rivières
Professeur Vincent François, Codirecteur de recherche
Université du Québec à Trois-Rivières
Professeur Mohamed Habibi, Président
Université du Québec à Trois-Rivières
Professeur Lotfi Toubal, Membre interne
Université du Québec à Trois-Rivières
Professeure Marie Laure Dano, Membre externe
Université Laval
